专利名称：发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的发光二极管及其制备方法。
背景技术：
发光二极管(LED)具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。传统的发光二极管通常包括横向结构的发光二极管和垂直结构的发光二极管两种。横向结构的发光二极管通常功率较小，能耗较大，而垂直结构的发光二极管可以获得较 大功率。然而，现有的垂直结构的发光二极管通常需要先在蓝宝石基底上生长氮化镓外延层，然后剥离蓝宝石基底，再设置电极。由于剥离蓝宝石基底难度较大，需要激光照射和酸性溶液浸泡等复杂工艺，从而使得垂直结构的发光二极管的制备工艺复杂，成本较高。进一步，现有的发光二极管的光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因是由于半导体(通常为氮化镓)的折射率大于空气的折射率，来自活性层的大角度光在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分大角度光被限制在发光二极管的内部，直至以热等方式耗散。这对发光二极管而言非常不利。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种制备工艺简单，成本低廉的且功率较大的发光二极管。—种发光二极管，其包括一基底，该基底具有一外延生长面；一碳纳米管层设置在所述基底的外延生长面；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的外延生长面一侧形成一半导体外延层，且所述碳纳米管层的一部分被所述半导体外延层覆盖，另一部分暴露；一第一电极与所述第二半导体层电连接；以及一第二电极与所述碳纳米管层暴露的部分电连接。—种发光二极管，其包括一基底，该基底具有一外延生长面；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的外延生长面一侧形成一半导体外延层，且所述外延生长面的一部分被所述半导体外延层覆盖，另一部分暴露；一第一电极与所述第二半导体层电连接；以及一第二电极与所述第一半导体层电连接；其中，进一步包括一图形化的碳纳米管层，该碳纳米管层为一设置于所述第一半导体层与基底之间的连续的整体结构，并延伸设置于外延生长面暴露的部分表面，且该第二电极设置于该碳纳米管层暴露的部分表面。与现有技术相比，所述发光二极管包括一碳纳米管层一部分设置于所述第一半导体层与基底之间，另一部分暴露，且该第二电极设置于该碳纳米管层暴露的部分表面，因此，该发光二极管具有较短的电流路径，可以减小发光二极管的能耗，增大其功率。该垂直
结构的发光二极管制备工艺简单，成本低廉。
图I为本发明实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。图2为本发明实施例的发光二极管中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本发明实施例的发光二极管中采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描
电镜照片。 图5为本发明实施例的发光二极管中采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明实施例的发光二极管中采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为本发明实施例的发光二极管中半导体外延层生长过程示意图。图8为本发明第一实施例提供的发光二极管的立体结构示意图。图9为图8所示的发光二极管沿线IX-IX的剖面示意图。图10为本发明第一实施例的发光二极管截面的扫描电镜照片。图11为本发明第一实施例的发光二极管界面处的透射电镜照片。图12为本发明第二实施例提供的发光二极管的剖面示意图。图13为本发明第三实施例提供的发光二极管的剖面示意图。图14为本发明第四实施例提供的发光二极管的立体结构示意图。图15为本发明第五实施例提供的发光二极管的立体结构示意图。主要元件符号说明
发光二极管 |10，20，30，40，50
基底_100_
夕卜延生长面_101_
碳纳米管层 102
孔洞_103_
半导体外延层 TH 半导体外延晶粒 13
半导体夕卜延薄膜 1044_
至— 105 N型半导体层 M 活性层—
P型半导体层 108_
第一电极_j_io_
第二电极1~12
本征半导体层 114_
碳纳米管片段—143 碳纳米管1145
如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例方式以下将结合附图详细说明本发明提供的发光二极管及其制备方法的实施方式以及具体实施例。为了便于理解本发明的技术方案，首先介绍本发明实施方式提供的一种发光二极管的制备方法。请参阅图1，本发明实施方式提供一种发光二极管10的制备方法，其具体包括以下步骤
SlO :提供一基底100，且该基底100具有一支持半导体外延层104生长的外延生长面
101 ；
S20 :在所述基底100的外延生长面101设置一碳纳米管层102 ；
S30:在所述基底100的外延生长面101生长一半导体外延层104，其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108 ；
S40:蚀刻所述半导体外延层104，从而使部分碳纳米管层102暴露； S50 :设置一第一电极110和一第二电极112,其中，所述第一电极110设置于所述半导体外延层104远离基底100的一表面，所述第二电极112设置于所述碳纳米管层102暴露的部分表面。步骤SlO中，所述基底100提供了半导体外延层104的外延生长面101。所述基底100的外延生长面101为一洁净的平滑的表面。所述基底100可以为单层或多层结构。当所述基底100为单层结构时，该基底100可以为一单晶结构体，且具有一晶面作为半导体外延层104的外延生长面101。所述单层结构的基底100的材料可以为GaAs、GaN, A1N、Si、S0I、SiC、Mg0、Zn0、LiGa02、LiA102* Al2O3等。当所述基底100为多层结构时，其需要包括至少一层上述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为半导体外延层104的外延生长面101。所述基底100的材料可以根据所要生长的半导体外延层104来选择，优选地，使所述基底100与半导体外延层104具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底100的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底100不限于上述列举的材料，只要支持半导体外延层104生长的基底100均属于本发明的保护范围。在步骤S20中，所述碳纳米管层102包括多个碳纳米管。所述碳纳米管层102的厚度为I纳米 100微米，比如I纳米、10纳米、200纳米,I微米或10微米。优选地,所述碳纳米管层102的厚度为100纳米。所述碳纳米管层102中的碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种，其长度和直径可以根据需要选择。所述碳纳米管层102为一图形化结构。当所述碳纳米管层102设置在所述基底100的外延生长面101时，使所述基底100的外延生长面101对应该图形暴露出来，以便于在该暴露出来的部分基底100的外延生长面101上生长半导体外延层104，即所述碳纳米管层102起掩模作用。所述“图形化结构”是指所述碳纳米管层102具有多个空隙105，该多个空隙105从所述碳纳米管层102的厚度方向贯穿所述碳纳米管层102。所述空隙105可以为多个相邻的碳纳米管围成的微孔或者沿碳纳米管轴向延伸方向延伸呈条形的相邻碳纳米管之间的间隙。所述空隙105为微孔时其孔径(平均孔径)范围为10纳米飞00微米，所述空隙105为间隙时其宽度(平均宽度)范围为10纳米飞00微米。以下称为“所述空隙105的尺寸”是指孔径或间隙宽度的尺寸范围。所述碳纳米管层102中所述微孔和间隙可以同时存在并且两者尺寸可以在上述尺寸范围内不同。所述空隙105的尺寸可以为10纳米 300微米，比如10纳米、I微米、10微米、80微米或120微米等。所述空隙105的尺寸越小，有利于在生长外延层的过程中减少位错等缺陷的产生，以获得高质量的半导体外延层104。优选地，所述空隙105的尺寸为10纳米 10微米。空隙105的尺寸为10纳米 10微米。进一步地，所述碳纳米管层102的占空比为1:100 100:1，如1:10、1:2、1:4、4:1、2:1或10:1。优选地，所述占空比为1:41:1。所谓“占空比”指该碳纳米管层102设置于基底100的外延生长面101后，该外延生长面101被碳纳米管层102占据的部分与通过空隙105暴露的部分的面积比。本实施例中，所述空隙105在所述碳纳米管层102中均匀分布。所述碳纳米管层102具有如前所述的图形效果的前提下，所述碳纳米管层102中的多个碳纳米管的排列方向(轴向延伸方向)可以是无序、无规则，比如过滤形成的碳纳米管过滤膜，或者碳纳米管之间相互缠绕形成的碳纳米管絮状膜等。所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的排列方式也可以是有序的、有规则的。例如，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向均基本平行于所述基底100的外延生长面101且基本沿同一方向延伸；或者，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向可有规律性地基本沿两个以上方向延伸；或者，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向沿着基底100的一晶向延伸或与基底100的一晶向成一定角度延伸。为了容易获得较好的图形效果或者从透光性等角度考虑，本实 施例中优选的，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层102表面的方向延伸。当所述碳纳米管层102设置于所述基底100的外延生长面101时，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的延伸方向基本平行于所述基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层102可以通过化学气相沉积(CVD)等方法直接生长在所述基底100的外延生长面101或先生长碳纳米管阵列后再转印至所述基底100的外延生长面101或者如上所提到的过滤的方式形成于基底100的外延生长面101，这些方法一般需要有一个支撑面来帮忙操作。为了获得厚度较合适的碳纳米管层102或者将碳纳米管层102方便的设置于基底100上，本实施例中优选具有自支撑的碳纳米管层102，此时所述碳纳米管层102可直接铺设在所述基底100的外延生长面101。其中，所述“自支撑”是指该碳纳米管层102不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身状态，即将该碳纳米管层102置于(或固定于)间隔特定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管层102能够悬空保持自身状态。由于碳纳米管层102为自支撑结构，所述碳纳米管层102可以直接铺设在基底100上，而不必要通过复杂的化学方法形成在基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层102可以为一连续的整体结构，也可以是多个碳纳米管线平行排列形成的单层结构。所述连续的整体结构指该碳纳米管层102的碳纳米管均直接或间接连接形成一整体，各个碳纳米管之间可能有间隙。当所述碳纳米管层102为多个碳纳米管线平行排列形成的单层结构时，需要在垂直于平行排列方向上提供支撑才具有自支撑能力。所述碳纳米管层102可以是由多个碳纳米管组成的纯碳纳米管结构。S卩，所述碳纳米管层102在整个形成过程中无需任何化学修饰或酸化处理，不含有任何羧基等官能团修饰。所述碳纳米管层102还可以为一包括多个碳纳米管以及添加材料的复合结构。其中，所述多个碳纳米管在所述碳纳米管层102中占主要成分，起着框架的作用。所述添加材料包括石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、无定形碳等中的一种或多种。所述添加材料还可以包括金属碳化物、金属氧化物及金属氮化物等中的一种或多种。所述添加材料包覆于碳纳米管层102中碳纳米管的至少部分表面或设置于碳纳米管层102的空隙105内。优选地，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面。由于，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面，使得碳纳米管的直径变大，从而使碳纳米管之间的空隙105减小。所述添加材料可以通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或磁控溅射等方法形成于碳纳米管的表面。所述碳纳米管层102可以预先成型后再直接铺设在所述基底100的外延生长面
101。将所述碳纳米管层102铺设在所述基底100的外延生长面101后还可以包括一有机溶剂处理的步骤，以使碳纳米管层102与外延生长面101更加紧密结合。该有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中的有机溶剂采用乙醇。该使用有机溶剂处理的步骤可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管层102表面浸润整个碳纳米管层102或将基底100和整个碳纳米管层102 —起浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。具体地，所述碳纳米管层102可以包括碳纳米管膜或碳纳米管线。所述碳纳米管层102可以为一单层碳纳米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。所述碳纳米管层102可包 括多个相互平行且间隔设置的碳纳米管线。所述碳纳米管层102还可以包括多个交叉设置组成网状结构的碳纳米管线。当所述碳纳米管层102为多个层叠设置的碳纳米管膜时，碳纳米管膜的层数不宜太多，优选地，为2层 100层。当所述碳纳米管层102为多个平行设置的碳纳米管线时，相邻两个碳纳米管线之间的距离为0. I微米 200微米，优选地，为10微米 100微米。所述相邻两个碳纳米管线之间的空间构成所述碳纳米管层102的空隙105。相邻两个碳纳米管线之间的间隙长度可以等于碳纳米管线的长度。所述碳纳米管膜或碳纳米管线可以直接铺设在基底100的外延生长面101构成所述碳纳米管层102。通过控制碳纳米管膜的层数或碳纳米管线之间的距离，可以控制碳纳米管层102中空隙105的尺寸。所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中多数碳纳米管之间通过范德华力相连而实现。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向延伸。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。下面进一步说明所述碳纳米管膜或者碳纳米管线的具体构造、处理方法或制备方法。请参阅图2及图3，具体地，所述碳纳米管膜包括多个连续且定向延伸的碳纳米管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段143包括多个相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。所述碳纳米管膜的多个碳纳米管在延伸方向上相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。当并列的相邻碳纳米管之间也通过范德华力相连时所述碳纳米管膜的自支撑性更好。该碳纳米管片段143具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管膜可通过从一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管后直接拉取获得。所述碳纳米管膜的厚度为I纳米 100微米，宽度与拉取出该碳纳米管膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管膜中相邻的碳纳米管之间存在微孔或间隙从而构成空隙105，且该微孔的孔径或间隙的尺寸小于10微米。优选地，所述碳纳米管膜的厚度为100纳米 10微米。该碳纳米管膜中的碳纳米管145沿同一方向择优取向延伸。所述碳纳米管膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN122239712B号中国公告专利“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。请参阅图4，当所述碳纳米管层102包括层叠设置的多层碳纳米管膜时，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度a，且a大于等于0度小于等于90度(0°彡a彡90° )。为减小碳纳米管膜的厚度，还可以进一步对该碳纳米管膜进行加热处理。为避免碳纳米管膜加热时被破坏，所述加热碳纳米管膜的方法采用局部加热法。其具体包括以下 步骤局部加热碳纳米管膜，使碳纳米管膜在局部位置的部分碳纳米管被氧化；移动碳纳米管被局部加热的位置，从局部到整体实现整个碳纳米管膜的加热。具体地，可将该碳纳米管膜分成多个小的区域，采用由局部到整体的方式，逐区域地加热该碳纳米管膜。所述局部加热碳纳米管膜的方法可以有多种，如激光加热法、微波加热法等等。本实施例中，通过功率密度大于0. I X IO4瓦特/平方米的激光扫描照射该碳纳米管膜，由局部到整体的加热该碳纳米管膜。该碳纳米管膜通过激光照射，在厚度方向上部分碳纳米管被氧化，同时，碳纳米管膜中直径较大的碳纳米管束被去除，使得该碳纳米管膜变薄。可以理解，上述激光扫描碳纳米管膜的方法不限，只要能够均匀照射该碳纳米管膜即可。激光扫描可以沿平行碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐行进行，也可以沿垂直于碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐列进行。具有固定功率、固定波长的激光扫描碳纳米管膜的速度越小，碳纳米管膜中的碳纳米管束吸收的热量越多，对应被破坏的碳纳米管束越多，激光处理后的碳纳米管膜的厚度变小。但是，如果激光扫描速度太小，碳纳米管膜将吸收过多热量而被烧毁。本实施例中，激光的功率密度为0. 053 X IO12瓦特/平方米，激光光斑的直径在I毫米 5毫米范围内，激光扫描照射时间小于I. 8秒。优选地，激光器为二氧化碳激光器，该激光器的功率为30瓦特，波长为10. 6微米，光斑直径为3毫米，激光装置与碳纳米管膜的相对运动速度小于10毫米/秒。所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线均为自支撑结构。具体地，请参阅图5，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿平行于该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0. 5纳米 100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶齐IJ处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图6，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0. 5纳米 100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。所述碳纳米管线及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申 请人清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。以上内容可知，所述碳纳米管层102起着生长半导体外延层104的掩模作用。所谓“掩模”是指该碳纳米管层102用于遮挡所述基底100的部分外延生长面101，且暴露部分外延生长面101，从而使得半导体外延层104仅从所述外延生长面101暴露的部分生长。由于碳纳米管层102具有多个空隙105，所以该碳纳米管层102形成一图形化的掩模。当碳纳米管层102设置于基底100的外延生长面101后，多个碳纳米管沿着平行于外延生长面101的方向延伸。由于所述碳纳米管层102在所述基底100的外延生长面101形成多个空隙105，从而使得所述基底100的外延生长面101上具有一图形化的掩模。可以理解，相对于光刻等微电子工艺，通过设置碳纳米管层102作为掩模进行外延生长的方法工艺简单、成本低廉，不易在基底100的外延生长面101引入污染，而且绿色环保。可以理解，所述基底100和碳纳米管层102共同构成了用于生长半导体外延层104的衬底。该衬底可用于生长与基底100材料相同或不同的半导体外延层104。可以理解，设置碳纳米管层102之前还可以进一步包括一在所述基底100的外延生长面101生长一缓冲层(图未示)和一本征半导体层(图未示)的步骤。所述本征半导体层设置于基底100与碳纳米管层102之间。先生长该本征半导体层再设置碳纳米管层102生长半导体外延层104，可以提高后续步骤中生长的半导体外延层104的质量。步骤S30中，所述半导体外延层104的生长方法可以通过分子束外延法(MBE)、化学束外延法(CBE)、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法(LPE)、金属有机气相外延法(M0VPE)、超真空化学气相沉积法(UHVCVD)、氢化物气相外延法(HVPE)、以及金属有机化学气相沉积法(MOCVD)等中的一种或多种实现。所述半导体外延层104指通过外延法生长在基底100的外延生长面101的单晶结构体，其材料与基底100的材料相同或不同。当该半导体外延层104的材料可以与基底100的材料不同时，称为半导体异质外延层。当该半导体外延层104的材料可以与基底100的材料相同时，称为半导体同质外延层。所述半导体外延层104的生长的厚度可以根据需要制备。具体地，所述半导体外延层104的生长的厚度可以为100纳米飞00微米，例如500纳米、I微米、2微米、5微米、10微米、50微米。所述半导体外延层104的材料可以为Si、GaAs、GaN、GaSb, InN、InP、InAs, InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN、GaP、SiC、SiGe, GaMnAs, GaAlAs,GaInAs, GaAIN、GalnN、Al InN、GaAsP、InGaN, AlGaInN, AlGaInP、GaP: Zn 或 GaP: N。所述N型半导体层106和P型半导体层108为一掺杂的半导体外延层。所述活性层107为一单层或多层量子阱结构(Quantum Well)。具体地，所述N型半导体层106、活性层107和P型半导体层108依次层叠形成于基底100的外延生长面101 —侧，且所述活性层107形成于所述N型半导体层106和所述P型半导体层108之间。可以理解，该步骤中也可以先形成P型半导体层108，再形成活性层107和N型半导体层106。优选地，所述N型半导体层106、活性层107和P型半导体层108采用相同的半导体材料，以减小生长过程中位错带来的缺陷。本发明实施方式通过在源气中通入含有掺杂元素的气体，直接生长掺杂的半导体外延层104。通过改变掺杂元素以及控制生长时间，可以依次生长N型半导体层106、活性 层107和P型半导体层108。请参阅图7，所述半导体外延层104的生长过程具体包括以下步骤
531:沿着基本垂直于所述基底100的外延生长面101方向成核并外延生长形成多个半导体外延晶粒1042 ；
532:所述多个半导体外延晶粒1042沿着基本平行于所述基底100的外延生长面101方向外延生长形成一连续的半导体外延薄膜1044 ；
533:所述半导体外延薄膜1044沿着基本垂直于所述基底100的外延生长面101方向外延生长，并依次形成N型半导体层106、活性层107以及P型半导体层108，从而得到一半导体外延层104 ；
534:对所述半导体外延层104进行退火处理。步骤S31中，所述多个半导体外延晶粒1042在所述基底100的外延生长面101通过该碳纳米管层102的空隙105暴露的部分开始生长，且其生长方向基本垂直于所述基底100的外延生长面101，即该步骤中多个半导体外延晶粒1042进行纵向外延生长。步骤S32中，通过控制生长条件使所述多个半导体外延晶粒1042沿着基本平行于所述基底100的外延生长面101的方向同质外延生长并连成一体将所述碳纳米管层102覆盖。即，该步骤中所述多个半导体外延晶粒1042进行侧向外延生长直接合拢，并最终在碳纳米管周围形成多个孔洞103将碳纳米管包围。所述孔洞的形状与碳纳米管层102中的碳纳米管的排列方向有关。当碳纳米管层102为单层碳纳米管膜或多个平行设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞103为基本平行设置的沟槽。当碳纳米管层102为多层交叉设置的碳纳米管膜或多个交叉设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞103为交叉设置的沟槽网络。即，所述多个沟槽在N型半导体层106靠近基底100的表面形成一“图案化”的结构，且所述“图案化”的结构与图案化的碳纳米管层中的图案基本相同。所述沟槽之间的距离可以为0. 5纳米 100微米，比如I纳米、10纳米、50纳米、100纳米、I微米、10微米或50微米等。所述碳纳米管层102中的碳纳米管与N型半导体层106至少部分接触以实现电连接。可以理解，为了使碳纳米管层102中的碳纳米管与N型半导体层106更好的接触，可以选择与碳纳米管浸润性好的半导体材料。进一步，通过在碳纳米管层102中的碳纳米管表面包覆与N型半导体层106浸润性好的导电材料也可以提高碳纳米管与N型半导体层106的接触性，如在碳纳米管层102中的碳纳米管或碳纳米管线表面包覆一掺杂的碳化硅导电层。由于掺杂的碳化硅层具有良好的导电性，还可以进一步提高碳纳米管层102与N型半导体层106之间的导电性。步骤S33中，由于所述碳纳米管层102的存在，使得半导体外延晶粒1042与基底100之间的晶格位错在形成连续的半导体外延薄膜1044的过程中停止生长。因此，该步骤的N型半导体层106相当于在没有缺陷的半导体外延薄膜1044表面进行同质外延生长。所述N型半导体层106具有较少的缺陷。而所述活性层107和P型半导体层108直接在具有较少的缺陷的N型半导体层106表面进行同质外延生长，也具有较少的缺陷。该步骤中通过在源气中通入含有掺杂元素的气体，所以可以直接生长掺杂的半导体外延层104。该步骤通过控制源气可以控制半导体外延层104的材料、掺杂成分以及掺杂比例。通过控制生长时间可以控制半导体外延层104中N型半导体层106、活性层107和P型半导体层108的厚度。后续实施例中将以GaN外延层为例详细介绍半导体外延层104的生长工艺。
进一步，还可以包括一在P型半导体层108表面生长一高掺杂的半导体电极接触层(图未示)的步骤。该步骤通过改变所述源气中掺杂元素的含量来实现。所述N型半导体层106、活性层107、P型半导体层108以及半导体电极接触层共同组成所述半导体外延层104。步骤S34中，通过高温退火处理使所述半导体外延层104的掺杂元素被激活。所述高温退火通常为在700°C 1000°C的保护气氛下保持10分钟 20分钟。步骤S40中，所述蚀刻所述半导体外延层104的步骤通过光刻技术实现。本发明实施方式中，蚀刻所述半导体外延层104的方法包括以下步骤
S41:涂胶。该步骤先在半导体外延层104表面滴洒光刻胶，再通过旋转甩胶工艺使光刻胶均勻分布在半导体外延层104表面。S42 :前烘干。该步骤通常在80°C 100°C条件下，对光刻胶烘烤约20分钟 30分钟。S43 :曝光显影。该步骤先将一掩模设置于半导体外延层104表面，通过紫外光照射约2秒 10秒，再放入显影剂浸泡约30分钟，得到一图案化的光刻胶。可以理解，通过图案化的光刻胶蚀刻半导体外延层104可以一次制备多个发光二极管。S44 :后烘干。该步骤通常在100°C 150°C条件下，对光刻胶烘烤约20分钟 30分钟。S45 :腐蚀。该步骤通过腐蚀剂按照所需要的图形腐蚀半导体外延层104。腐蚀剂可以根据光刻胶类型，半导体外延层104材料来选择。腐蚀时间与光刻胶类型以及半导体外延层104的厚度来选择。该步骤中，由于碳纳米管层102具有极好的化学稳定性，不会被腐蚀而保留下来。S46 :去胶。该步骤通常为通过溶剂浸泡实现。步骤S50中，所述第一电极110和第二电极112可以为N型电极或P型电极两种类型中的一种。所述第一电极110和第二电极112为一层状结构，其厚度为0. 01微米至2微米。所述第一电极110和第二电极112可以为一反射电极，其材料包括钛、铝、镍、银及金中的一种或其任意组合，如Au/AuBe或Ni/Cu/Al。所述第一电极110和第二电极112可以为一透明电极，其材料也可以为ITO或碳纳米管等。所述第一电极110可以覆盖所述P型半导体层108的全部或部分表面。所述第一电极110和第二电极112可以结合薄膜技术和光刻工艺制备。当所述第一电极110和第二电极112的材料为金属或合金时，所述金属或合金的材料可以根据与该电极接触的半导体层的材料来选择，以获得较小的欧姆接触电阻。所述第一电极110和第二电极112可以通过溅射、真空蒸镀或电镀等方法制备。当光从所述P型半导体层108 —侧出射时，所述金属或合金第一电极110覆盖所述P型半导体层108部分表面。优选地，为了具有较大的出光面积，所述第一电极110覆盖P型半导体层108总面积的109^15%。所述第二电极112将暴露的 碳纳米管层102全部覆盖。当光从所述基底100一侧出射时，所述第一电极110覆盖所述P型半导体层108整个表面，所述第二电极112将暴露的碳纳米管层102全部覆盖。当所述第一电极110和第二电极112的材料为ITO时，所述第一电极110和第二电极112可以通过磁控溅射法、蒸发法、喷涂法或溶胶-凝胶法等方法制备。所述第一电极110可以将整个P型半导体层108表面覆盖。所述第二电极112将暴露的碳纳米管层102
全部覆盖。可以理解，该步骤中，要确保所述碳纳米管层102与第二电极112之间很好的电连接。当所述碳纳米管层102包括多个层叠且交叉设置的碳纳米管膜或多个交叉设置的碳纳米管线时，整个碳纳米管层102中的碳纳米管相互电连接形成一整体的导电体。此时，只要第二电极112与部分碳纳米管层102电连接即可。优选地，所述第二电极112与碳纳米管层102的一边电连接或四个角落电连接。当所述碳纳米管层102包括一单层碳纳米管膜或多个平行设置的碳纳米管线时，整个碳纳米管层102中的碳纳米管基本沿同一方向排列。由于相邻且平行设置的碳纳米管或碳纳米管线之间的导电性较差，所以所述第二电极112与每个碳纳米管线均电连接。优选地，所述第二电极112的长度方向与碳纳米管的排列方向垂直设置。进一步，步骤S50之前还可以包括一对半导体外延层104表面进行粗糙化的步骤。通过蚀刻或激光照射等方法在半导体外延层104表面形成不规则的凹凸结构，从而减少出光过程中的全反射现象。参见本实施方式的步骤31，对半导体外延层104表面进行粗糙化的步骤也可以通过在半导体外延层104表面设置一碳纳米管层，然后在半导体外延层104的表面垂直生长非连续性的半导体外延晶粒层。所述半导体外延晶粒层定义一图案化的微结构，且该图案化微结构的图案与碳纳米管层的图案基本相同。所述图案化的微结构可以为多个基本平行设置的沟槽或多个交叉设置的沟槽网络。所述基本平行设置的沟槽之间的距离可以为0. 5纳米 100微米，比如I纳米、10纳米、50纳米、100纳米、I微米、10微米或50微米等。所述碳纳米管层可以作为第一电极110使用，也可以去除。所述碳纳米管层可以通过空气中加热氧化的方式去除。以下将分别介绍本发明的发光二极管及其制备方法的具体实施例。实施例I
请参阅图8与图9,本发明第一实施例提供一种发光二极管10,其包括一基底100、一碳纳米管层102、一半导体外延层104、一第一电极110以及一第二电极112。其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108。
所述基底100具有一外延生长面101。所述碳纳米管层102设置于所述基底100的外延生长面101。所述N型半导体层106、活性层107以及P型半导体层108依次层叠设置于所述基底100的外延生长面101 —侧，并覆盖部分碳纳米管层102，即，所述碳纳米管层102部分设置于所述N型半导体层106与基底100之间，部分暴露。所述第一电极110与所述P型半导体层108电连接。所述第二电极112与碳纳米管层102暴露的部分电连接。可以理解，所述N型半导体层106和P型半导体层108的位置可以互换。具体地，所述碳纳米管层102为一连续的整体结构。所述N型半导体层106与其覆盖的碳纳米管层102相互接触实现电连接。所述碳纳米管层102具有多个空隙105。所述基底100的外延生长面101对应所述碳纳米管层102的空隙105的部分暴露。所述N型半导体层106渗透所述碳纳米管层102的多个空隙105与所述基底100的外延生长面101接触，即，所述碳纳米管层102的多个空隙105中均渗透有所述N型半导体层106。所述N型半导体层106与基底100接触的表面形成多个孔洞103。所述碳纳米管层102设置于该孔洞103内。具体地，所述孔洞103形成在半导体外延层104与所述基底100接触的表面， 在所述半导体外延层104的厚度方向该孔洞103均为盲孔。所述碳纳米管层102中的碳纳米管分别设置在多个孔洞103内。所述多个孔洞103可以为基本平行设置的沟槽或交叉设置的沟槽网络。可以理解，由于所述N型半导体层106与基底100接触的表面形成多个孔洞103，且该孔洞103内设有碳纳米管，所以从活性层107射向基底100方向的大角度光在N型半导体层106与基底100的界面处会发生散射现象，从而改变光的出射方向，从而实现了发光二极管10的大角度光的取出，提高了发光二极管10的光取出效率。所述N型半导体层106起到提供电子的作用。所述P型半导体层108起到提供空穴的作用。所述活性层107用于提供光子。所述第一电极110和第二电极112用于施加一电压。可以理解，所述第一电极110构成了发光二极管10的上电极。所述碳纳米管层102与第二电极112共同构成了发光二极管10的下电极。所述碳纳米管层102具有良好的导电性，且所述碳纳米管层102与N型半导体层106整个表面接触并电连接。当所述第一电极110设置于整个P型半导体层108表面时，由于所述第二电极112与所述碳纳米管层102暴露的部分电连接，所以当在所述第一电极110和第二电极112之间施加一电压时，电流从所述上电极垂直流向下电极，即，该发光二极管10为一垂直结构的发光二极管。所述发光二极管10所发的光可以从所述P型半导体层108 —侧出射。可以理解，当所述第一电极110设置于部分P型半导体层108表面时，由于所述碳纳米管层102与N型半导体层106整个表面接触并电连接，该发光二极管10比传统的横向结构的发光二极管具有较短的电流路径，可以减小发光二极管10的能耗,增大其功率。本实施例中，所述基底100为一蓝宝石(Al2O3)基片。所述碳纳米管层102为交叉且层叠设置的双层碳纳米管膜。该碳纳米管膜包括多个碳纳米管。该多个碳纳米管的轴向沿同一方向择优取向延伸，且延伸方向相同的相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。该两个碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向相互垂直。在垂直于延伸方向的相邻的碳纳米管之间部分间隔设置存在微孔或间隙，从而构成空隙105。所述N型半导体层106为一 Si掺杂的GaN层，其厚度为I微米至5微米。所述活性层107为一 InGaN/GaN多量子阱层，其厚度为0.01微米至0.6微米。所述P型半导体层108为一 Mg掺杂的GaN层，其厚度为0. I微米至3微米。所述第一电极110为一厚度为50纳米的ITO透明电极，且设置于所述P型半导体层108的整个表面。所述第二电极112为N型电极，且设置于所述碳纳米管层102暴露的表面，并将所述碳纳米管层102暴露的部分全部覆盖。所述第二电极112为两层结构，包括一厚度为150埃的钛层及一厚度为2000埃的金层。本发明第一实施例采用MOCVD工艺制备半导体外延层104。其中，采用高纯氨气(NH3)作为氮的源气，采用氢气(H2)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)作为Ga源，采用三甲基铟(TMIn)作为In源，采用三甲基铝(TMAl)作为Al源，采用硅烷(SiH4)作为Si源，采用二茂镁(Cp2Mg)作为Mg源。所述发光二极管10的制备方法具体包括以下步骤。步骤(a)，将表面铺设碳纳米管层102的蓝宝石基底100置入反应室，加热到IOOO0C 1200°C，并通入H2、N2或其混合气体作为载气，高温烘烤200秒 1000秒，对基底100进行高温净化处理。步骤(b)，通入三甲基镓或三乙基镓以及氨气，使反应室压强为500托飞00托，并使反应室降温到500°C 650°C，生长厚度为10纳米 50纳米的GaN低温缓冲层。 步骤(C)，停止通入三甲基镓或三乙基镓，继续通入氨气和载气，同时将温度升高到1100°C 1200°C，并恒温保持30秒 300秒，进行退火。步骤(d)，将反应室的温度保持在1000°C 1100°C，使反应室压强保持在100托 300托，继续通入氨气和载气，同时重新通入三甲基镓或三乙基镓以及硅烷，生长厚度为I微米微米的Si掺杂N型GaN层。步骤(e)，停止通入硅烷，将反应室的温度保持在700°C、00°C，使反应室压强保持在50托飞00托，并向反应室通入三甲基铟，生长InGaN/GaN多量子阱层。其中，InGaN阱层的厚度为2纳米飞纳米，GaN垒层的厚度为5纳米 20纳米。步骤(f)，停止通入三甲基铟，将反应室的温度保持在1000°C 1100°C，使反应室压强保持在76托 200托，并向反应室通入二茂镁，生长厚度为100纳米 200纳米的Mg掺杂P型GaN层。步骤(g)，停止生长，并在7001^8001的队的气氛下进行退火，其中，退火时间为10分钟 20分钟。步骤(h)，蚀刻所述GaN外延层，从而使部分碳纳米管层102暴露。步骤(i)，在所述P型GaN层表面沉积一层厚度为50纳米的ITO层。步骤(j)，在所述暴露的碳纳米管层102表面沉积一层厚度为150埃的镍层及一厚度为2000埃的金层。进一步，步骤(f)前还可以包括一生长Mg掺杂P型AlGaN层的步骤。其中，反应室的温度保持在1000°c 1100°C，反应室压强保持在76托 200托，并向反应室通入三甲基铝，P型层的厚度为30纳米 50纳米。步骤(g)之后，分别用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行观察和测试。请参阅图10和图11，本实施例制备的发光二极管中，N型半导体层仅从基底的外延生长面没有碳纳米管层的位置开始生长，然后连成一体。所述N型半导体层与基底接触的表面形成多个孔洞，所述碳纳米管层设置于该孔洞内。具体地，从所述图10中可以清楚看到N型半导体层和蓝宝石基底之间的界面，其中，深色部分为N型半导体层，浅色部分为蓝宝石基底。所述N型半导体层与蓝宝石基底接触的表面具有一排孔洞。从所述图11中可以看到，每个孔洞内设置有碳纳米管。所述孔洞内的碳纳米管设置于蓝宝石基底表面，且与N型半导体层接触。实施例2
请参阅图12，本发 明第二实施例提供一种发光二极管20，其包括一基底100、一碳纳米管层102、一半导体外延层104、一第一电极110以及一第二电极112。其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108。本发明第二实施例中的发光二极管20与第一实施例的发光二极管10的结构基本相同,其区别在于,所述第一电极110为一设置于整个P型半导体层108表面的反射电极。该发光二极管20工作时，蓝宝石基底100作为出光面。具体地，所述第一电极110具有平整光滑的表面，从而使之具有较好的光反射效率。优选的，所述第一电极110为一反射金属膜，其材料可为钛、银、铝、镍、金或其任意组合，如Au/AuBe或Ni/Cu/Al。所述第一电极110的厚度可根据实际需要进行选择。所述第一电极110的厚度可为50纳米 250纳米，其中Ni 10纳米 50纳米，Cu 10纳米 50纳米,Al :30纳米 150纳米。本实施例中,所述第一电极110为Ni/Cu/Al复合层结构。所述Al层靠近所述P型半导体层108设置。所述第一电极110通过电子束蒸发法形成，厚度为140纳米，其中，Ni的厚度为20纳米，Cu的厚度为20纳米，Al的厚度为100纳米。所述活性层107中产生的光子到达所述第一电极110后，被所述第一电极110反射而改变传播方向，向远离所述第一电极110的方向传播。可以理解，所述第一电极110也可以为一厚度较大、热导率较高的金属片，以同时起到反射光、施加电压和散热的作用。该发光二极管20封装时采用倒装结构，使蓝宝石基底100作为出光面。可以理解，由于所述第一电极110将从活性层107射向P型半导体层108的光全部反射，使光全部从蓝宝石基底100 —侧出射，所以提高了发光二极管20的出光效率。由于所述N型半导体层106与基底100接触的表面形成多个孔洞103，且该孔洞103内设有碳纳米管，所以从活性层107射向基底100方向的大角度光在N型半导体层106与基底100的界面处会发生散射现象，从而改变光的出射方向，从而实现了发光二极管10的大角度光的取出，提高了发光二极管10的光取出效率。进一步，所述第一电极110表面还可设置一散热结构以更好的对该发光二极管20进行散热。本发明第二实施例中的发光二极管20的制备方法与第一实施例的发光二极管10的制备方法基本相同。实施例3
请参阅图13，本发明第三实施例提供一种发光二极管30，其包括一基底100、一碳纳米管层102、一半导体外延层104、一第一电极110以及一第二电极112。其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108。本发明第三实施例中的发光二极管30与第一实施例的发光二极管10的结构基本相同,其区别在于,进一步包括一本征半导体层114设置于所述N型半导体层106与所述基底100之间，且所述碳纳米管层102设置于所述N型半导体层106与所述本征半导体层114之间。本发明第三实施例中的发光二极管30的制备方法与第一实施例的发光二极管10的制备方法基本相同，其区别在于，先在所述基底100的外延生长面101生长一缓冲层(图未示)和本征半导体层114，再设置碳纳米管层102于所述本征半导体层114表面，然后在本征半导体层114表面依次外延生长N型半导体层106、活性层107以及P型半导体层108，最后蚀刻和设置第一电极110以及第二电极112。实施例4
请参阅图14，本发明第四实施例提供一种发光二极管40，其包括一基底100、一碳纳米管层102、一半导体外延层104、一第一电极110以及一第二电极112。其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108。本发明第四实施例中的发光二极管40与第一实施例的发光二极管10的结构基本相同,其区别在于，所述碳纳米管层102为多个平行且间隔设置的碳纳米管线，相邻的碳纳米管线之间形成间隙。所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。具体地，所述非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。所述扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。
该发光二极管40的制备过程中，沿着与碳纳米管线的延伸方向垂直的方向蚀刻所述半导体外延层104，从而使每个碳纳米管线均部分暴露。每个碳纳米管线暴露的部分均与所述第二电极112接触并电连接，从而确保整个碳纳米管层102形成一导电体。所述第二电极112为一长条形导电体，且该第二电极112的长度方向与碳纳米管线的延伸方向垂直。实施例5
请参阅图15,本发明第五实施例提供一种发光二极管50,其包括一基底100、一碳纳米管层102、一半导体外延层104、一第一电极110以及一第二电极112。其中，所述半导体外延层104包括一 N型半导体层106、一活性层107以及一 P型半导体层108。本发明第五实施例中的发光二极管50与第一实施例的发光二极管10的结构基本相同,其区别在于,所述碳纳米管层102为多个交叉且间隔设置的碳纳米管线，交叉且间相邻的四个碳纳米管线之间形成微孔。具体地，该多个碳纳米管线分别沿第一方向与第二方向平行设置，所述第一方向与第二方向交叉设置。其中，沿第一方向延伸的碳纳米管线均部分暴露，且暴露的部分均与所述第二电极112接触并电连接。交叉且间相邻的四个碳纳米管线之间形成一空隙。本实施例中，相邻的两个碳纳米管线平行设置，相交叉的两个碳纳米管线相互垂直。可以理解，所述碳纳米管线也可采用任意交叉方式设置，只需使碳纳米管层102形成多个微孔，从而使基底100的外延生长面部分暴露即可。本发明采用一碳纳米管层作为掩模设置于所述基底外延生长面生长外延层以制备发光二极管具有以下有以效果
第一，所述碳纳米管层为一自支撑结构，可直接铺设在基底的外延生长面，相对于现有技术通过沉积后光刻等工艺形成掩模，本发明工艺简单，成本低廉，有利于量产。第二，所述碳纳米管层为图形化结构，其厚度、空隙尺寸均可达到纳米级，所述衬底用来生长外延层时形成的半导体外延晶粒具有更小的尺寸，有利于减少位错等缺陷的产生，以获得高质量的外延层。第三，所述碳纳米管层的空隙尺寸为纳米级，所述外延层从与纳米级空隙对应的暴露的外延生长面生长，使得生长的外延层与基底之间的接触面积减小，减小了生长过程中外延层与衬底之间的应力，从而可以提高外延层的质量。第四，所述发光二极管的制备过程中，无需剥离基底就可以制备垂直结构的发光二极管，工艺简单，成本低廉。第五，所述发光二极管包括一图案化的碳纳米管层设置于所述外延层与基底之间，使得外延层与基底之间的接触面积减小，所以可以减小由于外延层与基底热膨胀系数不同而导致的外延层所承受的应力。第六，所述发光二极管的外延层与基底接触的表面形成多个孔洞，且该孔洞内设有碳纳米管，所以从活性层射向基底方向的大角度光在外延层与基底的界面处会发生衍射现象，从而改变光的出射方向，从而实现了发光二极管的大角度光的取出，提高了发光二极管的光取出效率。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
1.一种发光二极管，其包括 一基底，该基底具有一外延生长面； 一碳纳米管层设置在所述基底的外延生长面； 一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的外延生长面一侧形成一半导体外延层，且所述碳纳米管层的一部分被所述半导体外延层覆盖，另一部分暴露； 一第一电极与所述第二半导体层电连接；以及 一第二电极与所述碳纳米管层暴露的部分电连接。
2.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层为一连续的整体结构。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管沿着平行于碳纳米管层表面且平行于所述基底的外延生长面的方向延伸。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少一层碳纳米管膜，该碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸，且沿同一方向相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。
5.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管膜层叠设置。
6.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个平行设置的碳纳米管线，且每个碳纳米管线均部分暴露，每个碳纳米管线暴露的部分均与所述第二电极接触并电连接。
7.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管线分别沿第一方向与第二方向平行设置，所述第一方向与第二方向交叉设置。
8.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个空隙，所述第一半导体层渗透所述碳纳米管层的空隙与所述基底的外延生长面接触。
9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述空隙的尺寸为10纳米飞OO微米。
10.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层在与所述基底接触的表面形成多个孔洞，所述被覆盖的碳纳米管层设置于该孔洞内。
11.如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞为多个基本平行设置的沟槽或多个交叉设置的沟槽网络。
12.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于，所述沟槽之间的距离为0.5纳米 100微米。
13.如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述孔洞内碳纳米管层与第一半导体层电接触。
14.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极将所述第二半导体层全部覆盖，所述第二电极将所述碳纳米管层暴露的部分全部覆盖。
15.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述第二半导体层远离基底的表面具有多个基本平行设置的沟槽或多个交叉设置的沟槽网络，且所述沟槽之间的距离为0. 5纳米 100微米。
16.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，进一步包括一本征半导体层设置于所述第一半导体层与所述基底之间，且所述碳纳米管层设置于所述第一半导体层与所述本征半导体层之间。
17.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，且碳纳米管表面包覆一掺杂的碳化硅导电层。
18.—种发光二极管,其包括 一基底，该基底具有一外延生长面； 一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的外延生长面一侧形成一半导体外延层，且所述外延生长面的一部分被所述半导体外延层覆盖，另一部分暴露； 一第一电极与所述第二半导体层电连接；以及 一第二电极与所述第一半导体层电连接； 其特征在于，进一步包括一图形化的碳纳米管层，该碳纳米管层为一设置于所述第一半导体层与基底之间的连续的整体结构，并延伸设置于外延生长面暴露的部分表面，且该第二电极设置于该碳纳米管层暴露的部分表面。
19.如权利要求18所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个空隙，使第一半导体层渗透所述碳纳米管层的多个空隙与所述基底的外延生长面接触。
20.如权利要求18所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层靠近基底的表面形成一图案化的结构，且该图案化的结构与图案化的碳纳米管层中的图案基本相同。
21.如权利要求20所述的发光二极管，其特征在于，所述图案化的结构为多个基本平行设置的沟槽或多个交叉设置的沟槽网络。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管，其包括一基底，该基底具有一外延生长面；一碳纳米管层设置在所述基底的外延生长面；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的外延生长面一侧形成一半导体外延层,且所述碳纳米管层的一部分被所述半导体外延层覆盖，另一部分暴露；一第一电极与所述第二半导体层电连接；以及一第二电极与所述碳纳米管层暴露的部分电连接。
文档编号H01L33/00GK102760797SQ20111011075
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者范守善, 魏洋 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司